TEOLLISUUDEN VARAOSAT, TUOTEKEHITYS JA 3D-VALMISTUS
Teollisuuden varaosat ja tekniset osat – oikea valmistustapa tarpeen mukaan
Varaosaa ei enää saa? Vääntyykö nykyinen osa kuumuudessa, kuluuko se liian nopeasti tai hajoaako se öljyn tai kemikaalien vaikutuksesta? Tarvitaanko tuotantoon jigi, kiinnitin tai muu apuväline, jota ei löydy valmiina?
Kerro, missä osaa käytetään, mikä nykyisessä ratkaisussa ei toimi ja mitä osan pitää kestää. HeKeyTech selvittää sopivan materiaalin, valmistusmenetelmän ja toteutustavan. Järkevin ratkaisu voi olla korkean suorituskyvyn polymeeri, metalli, tai eri menetelmien ja materiaalien yhdistelmä.
Valmista 3D-mallia tai täydellistä tarjouspyyntöä ei tarvita ensimmäiseen yhteydenottoon.
Ongelma ensin
Materiaali ja menetelmä sen jälkeen
Yksittäisestä osasta piensarjaan
Pieni osa voi pysäyttää paljon suuremman kokonaisuuden
Teollisuuden osaongelma ei yleensä ala valmistusmenetelmästä, vaan siitä, ettei varaosaa enää saa, nykyinen materiaali pettää käytössä tai työvaiheeseen tarvitaan paremmin toimiva apuväline.
Varaosa on poistunut valikoimasta
Alkuperäisen osan valmistus on päättynyt, toimitusaika on liian pitkä tai yksittäisen varaosan hinta on kohtuuton. Korvaavan osan selvitys voidaan aloittaa rikkoutuneesta kappaleesta, kuvista, mitoista tai olemassa olevasta mallista. Näin vanhan koneen käyttöikää voidaan joskus jatkaa merkittävästi ilman, että koko konetta tarvitsee vaihtaa uudempaan.
Osa ei kestä käyttöolosuhteita
Lämpö, öljy, polttoaine, prosessikemikaalit, kuluminen tai mekaaninen kuormitus voivat rikkoa väärästä materiaalista tehdyn osan nopeasti. Siksi käyttöolosuhteet selvitetään ennen materiaalin valintaa
Metalliosa on turhan raskas tai kallis
Kun osa liikkuu, kiihtyy nopeasti tai lentää, jokainen gramma merkitsee. Jos metalliosa voidaan korvata merkittävästi kevyemmällä teknisellä muoviosalla, sekä kustannustehokkuus, että laitteen suorituskyky paranevat.
Tuotannosta puuttuu juuri oikeanlainen apuväline
Kokoonpanojigi, hitsausjigi, mittajigi, fikstuuri, kiinnitin, suojus tai robotiikan osa suunnitellaan nopeuttamaan tai mahdollistamaan tietty työvaihe. Ratkaisua voidaan myös kehittää käyttäjiltä saadun palautteen perusteella.
Materiaali tai valmistustapa on vielä auki
PPS-CF, PEEK, alumiini tai teräs? Sinun ei tarvitse tietää etukäteen, mikä materiaali tai valmistusmenetelmä osaan sopii. Valinta tehdään käyttötarpeen, vaatimusten, kappalemäärän, aikataulun ja kokonaiskustannuksen perusteella. Aluksi prototyyppi kannattaa tehdä nopeasti FDM-tulostuksella ottaen huomioon lopullinen valmistusmenetelmä, joka voi olla jokin muu.
Sinun ei tarvitse tietää ratkaisua valmiiksi
Kerro, mikä osa kyseessä
Missä osaa käytetään? Mikä nykyisessä ratkaisussa ei toimi? Mitä osan pitäisi kestää ja kuinka monta kappaletta tarvitaan? Alkuun riittää sanallinen kuvaus. Kuvat, mitat, piirustus, vanha osa tai 3D malli voidaan käydä läpi seuraavaksi.
Selvitämme materiaalin ja valmistustavan
Arvioimme lämpötilan, kemikaalit, kuormituksen, kulumisen, tarkkuuden, kappalemäärän ja muut olennaiset vaatimukset. Sen jälkeen vertailemme järkeviä vaihtoehtoja sekä teknisestä että kaupallisesta näkökulmasta.
Osa suunnitellaan, valmistetaan ja kehitetään
Kun toteutustapa on valittu, osa mallinnetaan tai viimeistellään valmistusta varten. Osa voidaan valmistaa HeKeyTechin omassa tuotannossa, tarkoitukseen sopivan valmistuskumppanin kautta tai eri menetelmiä yhdistämällä. Tavoitteena on löytää asiakkaalle teknisesti ja kaupallisesti järkevä toteutus.
TEOLLISUUDEN VARAOSIEN VALMISTUS JA TEKNISET MUOVIOSAT
Vaikeasti saatava varaosa voidaan joskus tehdä uudelleen ja samalla paremmin
Teollisuuden prosessilaitteissa pieni rikkoutunut osa voi pysäyttää kokonaisen työvaiheen. Alkuperäisiä piirustuksia ei aina ole saatavilla, eikä osan valmistajaa välttämättä enää ole olemassa.
Korvaavan varaosan valmistettavuutta voidaan lähteä selvittämään fyysisestä osasta, valokuvista ja mitoista. Jos rikkoutumisen syy tunnetaan, myös osan materiaalia tai rakennetta voidaan tarvittaessa kehittää alkuperäisestä.
Tavoitteena voi olla:
- lyhentää tuotantoseisokkia
- pidentää koneen tai laitteen käyttöikää tai parantaa luotettavuutta
- korvata vaikeasti saatava tai valikoimasta poistunut varaosa
- valmistaa yksi osa tai pieni sarja ilman perinteistä muottia
Ratkaisu voi olla 3D tulostettu tekninen muoviosa, metalliosa, tai useamman valmistusmenetelmän yhdistelmä. Kaikkea ei kannata valmistaa samalla tavalla.
Sopii esimerkiksi: prosessiteollisuuden kunnossapitoon, vanhoihin koneisiin ja laitteisiin, erikoisajoneuvoihin sekä vaikeasti saatavien huolto-osien ja varaosien korvaamiseen.
JIGIT, FIKSTUURIT JA TUOTANNON APUVÄLINEET
Jigi, fikstuuri vai ihan vain osa, joka pitää kaiken paikallaan?
Nimiä on monta, mutta tavoite on käytännöllinen: tehdä työvaiheesta nopeampi, varmempi ja helpommin toistettava.
Räätälöity tuotannon apuväline voi pitää hitsattavat osat paikallaan, ohjata kokoonpanoa, helpottaa mittausta, suojata tuotetta tai keventää robottitarttujaa. Kun apuväline tehdään suoraan tiettyä työtä varten, siinä voidaan huomioida myös käyttäjän ergonomia ja työympäristön vaatimukset.
3D tulostuksella voidaan valmistaa nopeasti esimerkiksi:
- hitsausjigejä, kokoonpanojigejä ja mittajigejä
- fikstuureja ja tarkkuuskiinnittimiä
- robottitarttujien osia ja imukuppien pidikkeitä
- porausohjaimia, asennustukia ja suojuksia
- yksittäisiä työvälineitä ja nopeasti muokattavia prototyyppejä
Tulostettu jigi tai fikstuuri on yleensä perinteistä kevyempi, ja sen rakennetta voidaan muuttaa ilman kokonaan uutta työkaluinvestointia. Materiaali valitaan muun muassa jäykkyyden, kulumisen, lämmön, kemikaalien ja tarvittavan mittatarkkuuden perusteella.
Sopii esimerkiksi: konepajoille, automaatiointegraattoreille, elektroniikkavalmistajille, huoltotoimintaan ja muuhun teolliseen tuotantoon.
VAATIVIEN OLOSUHTEIDEN RATKAISUT
Lämpöä, öljyä ja kemikaaleja. Joskus kaikkea samaan aikaan.
Toiminnallisen osan materiaalivalinta ei ratkea pelkän materiaalin nimen tai yhden ominaisuuden perusteella. Lämpötila, kemiallinen ympäristö, kuluminen, paine, jäykkyys, kuormitus ja valmistussuunta vaikuttavat siihen, miten osa toimii käytössä.
Kun muoviosa vääntyy kuumuudessa
Ongelma voi olla materiaalissa, rakenteessa tai valmistustavassa. Selvitämme todellisen käyttölämpötilan, kuormituksen ja muut samanaikaiset rasitukset ennen uuden materiaalin valintaa.
Kun öljy tai prosessikemikaali hajottaa osan
Polttoaineet, öljyt, liuottimet, hapot ja emäkset vaikuttavat eri polymeereihin eri tavoin. Arviointia varten tarvitaan tieto kemikaaleista, lämpötilasta ja altistuksen kestosta.
Kun tavallinen muovi ei riitä
Korkean suorituskyvyn polymeerejä voidaan harkita kohteisiin, joissa tarvitaan samanaikaisesti esimerkiksi jäykkyyttä sekä lämmön ja kemiallisen rasituksen kestoa. Jos polymeeri ei täytä vaatimuksia, ratkaisua etsitään metallista tai toisesta valmistusmenetelmästä.
PPS-CF JA MATERIAALIOSAAMINEN
Kaikkia lopputuotteita ei kannata 3D tulostaa, mutta prototyypit usein kannattaa.
HeKeyTechin lähtökohtana on käyttötarve, ei tietyn materiaalin tai tulostustekniikan myyminen. Joskus oikea ratkaisu on PPS-CF. Joskus se on toinen tekninen polymeeri, alumiini, teräs tai koneistettu kappale. Joskus koko osa kannattaa suunnitella uudelleen tai yhdistää osaksi muuta rakennetta.
Hiilikuidulla vahvistetut erikoismuovit, kuten PPS-CF ovat HeKeyTechin erikoisosaamisalueista. Sitä voidaan harkita vaativiin käyttökohteisiin, joissa materiaalilta tarvitaan useita ominaisuuksia samanaikaisesti. Ratkaisevaa on kuitenkin aina oikean materiaalilaadun, rakenteen ja valmistusprosessin yhdistelmä.
Materiaalin ja valmistusmenetelmän valinnassa huomioimme muun muassa:
- käyttöympäristön ja lämpötilan
- kemikaalit, öljyt ja muut altistukset
- mekaanisen kuormituksen, jäykkyyden ja kulumisen
- mittatarkkuuden ja pinnan vaatimukset
- kappalemäärän, aikataulun ja kokonaiskustannuksen
- mahdolliset luokitus-, hyväksyntä- ja todentamisvaatimukset
Jos käyttökohteeseen liittyy sertifikaatti-, hyväksyntä-, testaus- tai dokumentointivaatimuksia, ne selvitetään ennen toteutusta ja niiden käsittely sovitaan erikseen.
HeKeyTechillä on pitkä kokemus erikoispolymeerien FDM-tulostuksesta, metallien LPBF-tulostuksesta, ajojen valmistelusta, koulutuksesta, prototypoinnista ja tuotantoajoista. Yhdessä perinteisten valmistusmenetelmien ymmärryksen kanssa tämä muodostaa laajan näkemyksen eri valmistusteknologioista ja niiden soveltuvuudesta erilaisiin käyttökohteisiin.
Esimerkkiratkaisut
Ei vain prototyyppejä, vaan osia oikeaan käyttöön
Öljynpaineongelmasta toimivaksi osaksi Formula Student -autoon
Haaste: Öljyn liike mutkissa aiheutti Formula Student -kilpa-autossa öljynpaineongelmaa. Osan piti mahtua pieneen tilaan, kestää kuumaa moottoriöljyä ja tärinää.
Ratkaisu: HeKeyTech kehitti yhdessä Formula Student Oulu -tiimin kanssa moottoriöljyn loiskumista vähentävän, öljyn-, kemikaalien- ja lämmönkestävän ratkaisun. Materiaaliksi valittiin PPS-CF, ja valmistuksessa painotettiin osan keveyttä kilpa-auton vaatimusten mukaan.
Lopputulos: Osa otettiin käyttöön kilpa-autossa ja se toimi suunnitellussa käyttökohteessa kuuman moottoriöljyn, lämmön ja tärinän keskellä. Ratkaisu voitiin valmistaa nopeasti ilman erillisiä muotteja tai muita valmistustyökaluja.
PPS-CF · Materiaalivalinta · Teollinen 3D-tulostus
Korkeajännitesovelluksen suojakotelot Proventian tuotekehitykseen
Haaste: Proventian tuotekehityksessä tarvittiin nopeasti prototyypit kytkentä- ja elektroniikkakoteloista. Korkeajännitesovellus asetti materiaalille tavallista kovemmat vaatimukset: hyvä CTI-arvo sähköisen pintapurkauksen ehkäisemiseksi sekä UL94 V-0 -paloluokitus.
Ratkaisu: Sopiva materiaali kartoitettiin yhdessä asiakkaan kanssa vaatimusten perusteella, minkä jälkeen kotelot valmistettiin nopeasti toimiviksi prototyypeiksi.
Lopputulos: Testaukseen ja tuotekehityksen seuraaviin vaiheisiin saatiin käyttötarkoitukseen sopivat prototyypit ilman pitkää työkalujen tai muottien valmistusta.
Elektroniikkakotelot · Materiaalivalinta · Teollinen 3D-tulostus · Prototyyppivalmistus
Varaosasta noin tuhannen kappaleen toteutukseksi
Haaste: Robottipölynimureihin tarvittiin pieniä ja tarkkuutta vaativia hammasrattaita sekä muita varaosia, joiden piti toimia luotettavasti oikeissa laitteissa.
Ratkaisu: Osien rakenne suunniteltiin alusta alkaen suoraan tulostusprosessille ja tulostusparametrit kehitettiin osan tarpeet huomioiden, jotta pienet geometriat, mittatarkkuus ja toimivuus saatiin vastaamaan käyttötarvetta.
Lopputulos: Noin 1 000 osaa toimitettiin sadoille yrityksille ja kuluttajille yli 30 maahan. Tässä tapauksessa 3D tulostus ei jäänyt prototypointiin, vaan sillä valmistettiin lopullisia varaosia kysyntää vastaava määrä.
Sarjavalmistus · 3D-tulostus · Tuotesuunnittelu · Tuotekehitys
Et tarvitse valmista tarjouspyyntöä. Kerro ensin osaongelmasta.
Usein esitettyjä kysymyksiä:
Kyllä – ja usein kannattaa olla yhteydessä jo ennen kuin osa tai tuote on suunniteltu valmiiksi. Mitä aikaisemmassa vaiheessa valmistettavuus ja materiaalivalinta otetaan huomioon, sitä enemmän vaihtoehtoja on käytettävissä. Ensimmäiseen arvioon riittää usein kuvaus käyttökohteesta ja osaan kohdistuvista vaatimuksista. Selvitys voidaan aloittaa myös fyysisestä osasta, valokuvista, mitoista tai piirustuksesta. Tarvittava mallinnus sovitaan tapauskohtaisesti.
Kyllä. Valmistettavuutta voidaan lähteä selvittämään rikkoutuneen osan, kuvien ja mittojen avulla. Ennen toteutusta arvioidaan osan toiminta, toleranssit, materiaali, kuormitus ja mahdolliset turvallisuusvaatimukset.
Ei. Menetelmällä voidaan valmistaa prototyyppien lisäksi tuotannon apuvälineitä, yksittäisiä varaosia, pieniä sarjoja ja lopulliseen käyttöön tarkoitettuja osia. Sopivuus riippuu osan vaatimuksista, materiaalista, kappalemäärästä ja laadunvarmistuksesta.
Tietenkään kaikkia metalliosia ei kannata korvata muovilla, mutta tekninen polymeeri voi olla järkevä vaihtoehto, kun sen jäykkyys, lujuus, lämmön ja kemikaalien kesto, kuluminen sekä muut ominaisuudet riittävät käyttökohteeseen. Muoviosa voi myös olla metalliosaa kevyempi, eristää lämpöä ja sähköä paremmin ja kestää kemikaaleja, emäksisiä ja happamia ympäristöjä paremmin
Kyllä. Menetelmällä voidaan valmistaa prototyyppien lisäksi tuotannon apuvälineitä, yksittäisiä varaosia, pieniä sarjoja ja lopulliseen käyttöön tarkoitettuja osia. Sopivuus riippuu osan vaatimuksista, materiaalista, kappalemäärästä ja laadunvarmistuksesta.
Käyttökohteeseen voidaan etsiä materiaali, jolla on vaadittu dokumentoitu paloluokitus, kuten UL 94 V-0. Materiaalin luokitus ei yksin osoita valmiin osan tai laitteen vaatimustenmukaisuutta. Jos käyttökohteeseen liittyy erillisiä dokumentointi- tai testausvaatimuksia, ne selvitetään ennen toteutusta ja sovitaan tapauskohtaisesti.
Toimitusaika riippuu lähtöaineistosta, suunnittelun tai mallinnuksen tarpeesta, materiaalista, valmistusmenetelmästä, kappalemäärästä ja mahdollisista erikseen sovittavista todentamisvaatimuksista. Kerro mahdollinen kiire ja tuotantoseisokin vaikutus, jotta voimme arvioida parhaan mahdollisen etenemistavan.